旋转导向钻井技术是集机、电、液于一体的高尖端钻井技术。随着页岩气等非常规油气田的开发,水平井、大位移井和三维多目标井等复杂井相继出现,传统的旋转导向钻井工具已经不能很好的满足非常规油气资源的勘探开发的需求;另外,国外旋转导向钻井技术已经向全旋转、高造斜率的方向发展。因此针对国内外石油钻采行业对旋转导向钻井技术的迫切需求及国外对旋转导向钻井技术的垄断,研究开发具有自主知识产权的旋转导向钻井工具具有重要的意义。本文面向一种新型复合式旋转导向钻井工具,围绕其造斜原理、底部钻具力学分析、造斜能力影响因素及其影响参数优化展开研究。首先分析了传统的旋转导向钻井工具的造斜原理,结合调制推靠式和指向式旋转导向钻具的优点,提出了复合式旋转导向钻井工具,分析了其造斜原理及其导向执行机构的结构,并对导向执行结构的柱塞行程、万向节结构、调节环结构进行了设计。然后通过有限单元法建立了底部钻具的几何和接触双重非线性静力学分析模型,并设计了底部钻具的钻头侧向力计算程序,并采用合力法对复合式旋转导向钻井工具的造斜能力进行计算,并通过三点定圆法计算了钻具的几何造斜率为8.9°/30m。钻具造斜能力影响因素进行了分析,可知钻头到下稳定器的距离、下稳定器到结构弯角的距离、结构弯角的大小、结构弯角到上稳定器的距离和钻压对钻具的造斜能力的影响较为明显。最后通过建立底部钻具影响因素的最优化模型,对其影响因素进行了优化,并通过分析得知在钻头到下稳定器距离0.5m,下稳定器到弯角距离0.6m,弯角到上稳定器距离在4~9m之间,钻压在40~90KN之间时,底部钻具组合的造斜率能大于12°/30m,能达到高造斜率的要求。